关于山区公路路线的选线原则及其设计的探析

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:王家华
[导读] 摘要:山区因为所处的地质地形条件较差,因而在公路路线选线和设计中会遇到较多的困难,严重时还会导致公路建设质量留有隐患。
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        摘要:山区因为所处的地质地形条件较差,因而在公路路线选线和设计中会遇到较多的困难,严重时还会导致公路建设质量留有隐患。基于此,必须充分明确和掌握山区公路路线的选线原则和设计要点,确保山区公路可以与所处地形、地物、环境及景观相协调。本文先分析山区公路路线的选线原则,而后简单谈一谈山区公路选线的方法与步骤,最后从平面设计、纵面设计和横断面设计这三个方面来分析论述山区公路路线的设计要点与策略。
        关键词:山区公路;公路线形;平面设计;纵面设计;横断面设计
        公路路线是一条公路的骨架,直接控制着公路交叉、沿线设施、路基以及构造物规模,同时直接影响公路建成后汽车行驶的安全与舒适性,因而一直以来都受到高度重视。对于山区公路来说,路线选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,且选线工作易受到水文地质、地形气候、植物覆盖等多种因素的影响,导致山区公路路线的选线难度增加[1]。基于此,在开展山区公路路线的选线和设计工作时,务必要做到深入调查和认真勘测,全方位考虑相关的因素,以确保山区公路同时满足安全、舒适和经济的要求。本文重点从三个方面分析探讨山区公路路线的设计要点,现作如下的论述。
        1.山区公路路线的选线原则
        对于山区公路路线的选线工作来说,务必要对公路所处的地质地形条件有全面的了解和掌握,确定总体方案,明确选线的基本方案、方向和规模,而后再将公路选线工作具体化。总的来说,在山区公路路线的选线过程中,需要重点遵循五点原则,即比选原则、安全原则、均衡原则、协调原则和环保原则。
        ①比选原则:山区公路的选线有着技术性强、复杂性强和综合性强的显著特征,即便是设计者有着完美的设计思维,也难免会存在设计不完善和不全面的问题。因此,在选线过程中,设计者要积极应用先进手段,分析研究选线方案的合理性和科学性,通过比选多个方案来确定最优方案。
        ②安全原则:山区公路在选线时要更加注重安全性,原因在于山区存在着崩塌、滑坡和软土等不良地质,一旦发生事故即会导致严重后果。为此,设计者要结合山区所处的地质地形特点,在选线时要合理避让或选择合适的位置,最大限度缩小穿越不良地质范围。
        ③均衡原则:山区公路的造价会因为公路功能和技术指标的变化而发生变化,同时为了确保公路的安全性,在选线时要在功能和指标与造价之间取一个平衡点。目前来看,在山区公路选线时,要优先考虑安全因素、环境因素和造价因素,最大限度确保三者均衡。
        ④协调原则:对于山区公路来说,不仅要确保使用功能和安全要求,还要做好美学和景观上的一些工作。比如要去考虑公路内部之间、内部与外部之间的协调,以此来最大限度增强人们的安全感和舒适感。
        ⑤环保原则:随着近年来我们国家对环境保护越来越重视,山区公路在选线时越来越注重环境保护,以此来最大限度降低公路修筑对周边景观和资源的影响。
        2.山区公路选线的方法与步骤
        山区公路的选线工作是一个由浅入深、由总体至具体的过程,设计者要严格按照全面布局→逐段安排→具体定线的步骤来落实山区公路选线工作。在全面布局中,设计者需要先对山区路线的基本走向做好规划。为做好这一工作,在布局前设计者要认真去分析公路所处的地质地形,同时要通过踏勘手段来形成完整的立体自然模型。在逐段安排中,要求设计者要在大控制点间来确定小控制点,此过程中要去认真分析所处地形、地质、水文和气候这些条件[2]。就逐段安排的优势来说,其可以进一步去提升路线标准和降低工程造价。在具体定线中,要求设计者在已经确定的小控制点之间去移动交点,进行穿线,最终定出路线中线位置,在此过程中设计者需要去考虑公路所处的自然条件、平纵横三个方面因素。


        由此可以看出,山区公路的选线工作有着很高的专业性和复杂性特点,是一个由粗到细的过程,设计者必须做好布局合理,逐段安排到位,以此形成最佳的山区公路设计方案,让建筑材料、工程造价、施工条件、养护条件、营运效益等多方面因素均可以协调起来。
        3.山区公路路线的设计要点与策略
        3.1 平面设计
        在山区公路路线的平面设计中,设计者要把控好两方面的要点,即采用合适的设计方法、灵活运用线形指标。
        在设计方法上,按照山区公路的特点,在定线时要优先采用曲线定线法。原因在于曲线定线法可以确保线位布设尽可能的与山区地形吻合,同时可以确保路段内平面线形指标的均衡。为检验路线方案的合理性,在设计阶段要联合使用GPS、DTM、CARD/1、纬地、海地等现代道路设计软件。在灵活运用线形指标上,设计者要去合理选用线形指标,将各种技术指标联合、灵活应用。通过合理选用线形指标可以最大限度提升山区公路的舒适性和安全性,同时对造价控制和环境保护也有很大的裨益。在曲线间最小直线长度确定上,按照我们国家现行的《公路路线设计规范》来说,若是同向曲线,则需要满足曲线间直线最短长度6V的要求,同时在设计时要对规范文件中的6V最小夹直线长度的要求具体分析,不能过分去强调直线长度。除此之外,若是发现两曲线间的直线长度难于满足《公路路线设计规范》中的曲线间直线长度要求时,需要对同向曲线调整线形,使之成为复曲线或单曲线,也可以组合成凸形、卵形、复合形等平曲线。若是反向曲线,则需要满足曲线间直线最短长度2V的要求,行驶时间是7.2秒。考虑到山区公路的特点,为了充分利用好地形,最大限度减少工程数量,若反向曲线间直线过短,则应调整线形,或者运用回旋线,以组合成S形曲线。
        3.2 纵面设计
        在山区道路纵面设计时,要非常注意纵向坡度和变坡点处的竖曲线,要按照同一设计车速路段保持同一行驶状态这一原则来完成设计工作。具体来说,在确定纵向坡度的标准值时,要考虑两点因素,一是要在经济容许范围内,二是要在经济容许范围内最大限度去降低车辆速度。因为在连续下坡时,车速会越来越快,这在山区行驶中会有较大的风险性。为此,必须要去控制坡长,若是一级公路和高速公路,则需要严格按照平均坡度法去验算纵坡长度受限路段。另外,凸曲线段的交通事故发生率会高于水平段,分析原因与小半径凸曲线有很大的关系,竖曲线若是频繁性的变换,势必对行车视距造成影响,同样会降低公路运行的安全性。为此,若是山区道路部分危险路段没有夜间照明,则所设计的凹曲线要去充分考虑视距问题,设计时确保反应时间要大于所有驾驶员的正常平均值,反应时间要包括判断时间,这一值应大于2.5s。
        3.3 横断面设计
        就山区地面的特点来说,其横向起伏较大,如果整个横断面设计为同一标高,则势必会增加开挖量,对周围环境有很大的破坏。为此,设计者在横断面设计时,不能过分强求左、右车道同一标高,对于部分路基可以考虑通过分离式断面方式来设计,以此更好的顺应山区地形,减少工程量,从而节省造价。
        结语
        山区公路路线的选线和设计工作均有着复杂性和专业性的特征,对设计者的专业能力有着很高的要求,实际设计时务必遵循相关的原则和要点,以此来确保山区公路设计合理、科学。在山区公路路线的设计工作中,设计者要充分做好平面设计、纵面设计和横断面设计这三个方面的工作,不断去比对设计方案,优化其中的设计参数,保证和提升山区公路的设计质量,满足后续运行要求。
        参考文献:
        [1]赵海梅.山区公路路线布设原则及其方案策略研究[J].大众标准化,2020,316(05):45-46.
        [2]柏江源.山区公路路线设计的基本特点与思路[J].山西建筑,2020,46(10):144-145.
        [3]张田.山区公路路线设计及改造方法研究[J].交通世界,2020,533(11):70-72.
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